高排放标准全地埋污水处理厂设计案例

杨磊 赵健 郭瑜 王强

（成都市兴蓉环境股份有限公司 四川成都 610041）

1 项目背景

随着某区域人口数量持续增加，排水系统污水收集率逐渐提高，区域内生活污水量迅速增长，污水厂现状处理量已接近最大设计处理能力，新建污水处理厂是满足污水处理需求的必要措施。因该区域周边规划建设比较成熟，土地使用面积有限，选择采用全地埋双层加盖的建设形式［1-2］，并在地上建设景观公园，消除传统地上式污水处理厂对周边环境的影响，节省用地，保证周边地区的土地利用价值，提升污水处理厂的社会效益和环境效益。

因该区域内城镇污水处理厂排放标准需达到地表 “准IV类水”标准，即主要污染物COD、BOD、NH4+-N、TP 和SS 浓度达到地表IV 类标准，TN 浓度≤10 mg/L，所以新建污水处理厂生化池采用巴颠甫（Bardenpho）工艺［3-4］。该工艺与传统A2/O 工艺相比，厌氧区中释磷和反硝化的竞争减弱，后缺氧区微生物可利用内碳源进行反硝化，后好氧区可进一步去除混合液中的氮气并氧化多余的外碳源（如果投加），也可以增加DO 浓度降低二沉池中磷释放的可能性。同时深度处理采用高效沉淀池+深床滤池［5-6］，进一步降低TP 和TN 等污染物浓度，保证出水稳定达到排放标准。

本文以某污水处理厂为例，分析了高排放标准的全地埋污水处理厂的设计要点，为类似污水处理厂的设计建设提供参考。

2 项目设计方案

2.1 设计水质水量

污水处理厂设计处理水量为10 万m3/d，出水水质标准采用《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB 51/2311—2016），设计进、出水水质指标如表1。

表1 设计进出水水质 单位：mg/L

2.2 建设形式

本项目污水处理厂的厂址周边有大量住宅区，部分高端小区已经建设完成，环境要求较高，且污水厂区域及周边区域均已规划为景观公园，污水处理厂的建设需考虑与周边环境的协调统一，无论从视觉上、感官上均需做到和谐融洽，所以本项目采用全地埋式双层加盖的建设形式［7-8］，上部覆土建设景观园林。全地埋式污水处理厂的建设，一方面解决了污水处理厂与周边不协调的问题，另一方面可为周边居民提供休闲娱乐场所。通过在污水处理厂顶部设置景观园林，实现本项目的景观效益和环境效益。另外地埋式污水处理厂的节地效应、集约布局也均与本项目的总体要求相符。

2.3 工艺流程

本项目出水水质要求较高，COD、TN 及TP 为重点考虑的去除指标。所选工艺应加强二级处理去除能力，与一级A 排放标准相比，应适当增加停留时间，增大曝气量，并采取合理的生物池布置形式，保证碳源合理利用和TN 有效去除，同时保证SS 和TP 稳定去除。选定传统活性污泥法代表Bardenpho 工艺和膜生物反应器（MBR）工艺方案进行比选，2 种方案的技术经济分析内容见表2。

表2 方案技术经济比较

MBR 工艺运营成本高，能耗、药耗量均较高，且MBR 膜有一定使用年限，后续投资大。综合考虑污水处理厂进水水质、出水排放标准、占地面积、建设形式和经济性等因素，按照绿色低碳的建设理念，本项目采用“Bardenpho+高效沉淀池+深床滤池”工艺，整体工艺流程如图1 所示。

图1 污水处理厂工艺流程图

2.4 总平面布置

本项目规划用地面积7.03 hm2，采用全地埋式布置形式，所有生产性建（构）筑物均集中布置在地下箱体中，办公区布置在地上。地下箱体分为2 层，由下至上分别是负二层和负一层。负二层主要布置处理构筑物，负一层布置一部分辅助生产性建筑物。根据各生产单体的作用将本项目划分为7 个区域，分别是预处理区、生化处理区、深度处理区、箱体内辅助生产区、污泥处理区、管廊巡视区和地上办公区。箱体内分区平面布置如图2。

图2 平面布置图

2.5 竖向设计

本项目污水处理厂设计地面标高在486 m 左右，采用全地埋双层加盖建设形式，箱体高度为17.6 m，生化池有效水深7.5 m，箱体上部做绿化景观设计。本项目所处位置是低洼区，当地雨水较充沛，又采用了全地埋式布置形式，因此厂区防洪排水压力较大。为保证建成后箱体的安全，箱体上部的设计标高比厂内道路高1 m，箱体覆土深2 m，厂内道路标高不低于厂外市政道路或附近河流洪水位高度。

2.6 主要构筑物设计参数

（1）预处理车间。粗格栅、进水泵房、中格栅、曝气沉砂池和细格栅合建。粗格栅配置3 台钢丝绳格栅，B=1 600 mm，b=20 mm。进水泵房配置6 台潜水离心泵，Q=380 L/s，H=8 m，N=45 kW。中格栅配置4 台孔板式格栅机，b=5 mm。曝气沉砂池配置4 套可提升不堵塞流道潜水离心排砂泵，Q=30 m3/h，H=10 m，N=7.5 kW。细格栅配置4 台孔板式格栅机，b=3 mm。

（2）快沉池。2 座，单池尺寸L×B×H有效=43 m×7 m×4 m，沉淀时间0.45 h。

（3）生物池。2 座，总有效容积80 317 m3，有效水深7.5 m，污泥浓度4 000 mg/L，污泥龄13 d。水力停留时间16.7 h，其中厌氧1.5 h，缺氧6.1 h，好氧7.1 h，后缺氧1.5 h，后好氧0.5 h。内回流比300%，外回流比100%。配置厌氧潜水搅拌器16 套，N=3.5 kW；缺氧潜水推进器20 套，N=6 kW；后置缺氧潜水搅拌器12 套，N=5.0 kW；混合液回流泵8 台，Q=2 100 m3/h，H=1.5 m，N=15 kW；曝气器4 965 套，Q=6 m3/h。

（4）平流二沉池。18 组，单池尺寸L×B×H有效=42 m×7 m×4 m，平均流量表面负荷0.787 m3/（m2·h）。

（5）高效沉淀池。1 座，共4 格，单格尺寸L×B×H=12 m×12 m×7 m，沉淀池有效表面负荷9.40 m/h，斜管区有效负荷14.11 m/h。

（6）深床滤池。1 座，共10 格，单格尺寸L×B×H=26 m×4 m×7.5 m，平均滤速4.01 m/h。

（7）紫外消毒渠。安装2 套紫外消毒装置，每个模块功率40 kW。

（8）出水泵房。1 座，共2 格，配置6 台潜水离心泵，Q=380 L/s，H=15 m，N=80 kW。

（9）鼓风机房。配置6 台离心鼓风机，Q=7 500 m3/h，H=8.5 m，N=203 kW。

（10）污泥均质池。4 座，单座尺寸L×B×H=5.2 m×5.2 m×5 m，最大停留时间4 h。

（11）污泥浓缩脱水机房。配置4 台污泥浓缩脱水一体机，Q=70 m3/h，N=55 kW。4 台进泥泵，Q=70 m3/h，H=20 m，N=20 kW。4 台进泥切割机，Q=90 m3/h。2 台泥料仓，体积140 m3。

3 项目设计特点

（1）因地制宜、布局紧凑。本次设计用地为不规则形状，通过合理布局，将厂区地上、地下部分有机结合在一起，实现了土地利用最大化，同时保证工艺顺畅、交通便捷。全地埋双层加盖的建设形式，节约土地，不影响周边已规划区域，并通过打造景观公园，与周围环境紧密融合。

（2）分区明确、互不干扰。本项目整体分为地上、地下两部分，地下部分又根据功能分为多个区域，各区域相互独立又相互联系。地上辅助生产区与箱体之间通过道路绿化相隔，同时提供了一个完整的景观绿化区域。

（3）工艺灵活、方便调控。预处理设置快沉池，并可根据进水水质情况选择是否超越，可降低生化区活性污泥中的无机物含量，减少生化池底部泥砂类物质的沉积量。生化段采用Bardenpho 工艺，结合信息化自动调控技术，可有效控制DO、氧化还原单位（ORP）等运行参数，强化生物脱氮除磷，降低曝气能耗，减少外碳源和化学除磷药剂投加量。结合“高效沉淀池+深床滤池”的深度处理技术，可进一步保证出水稳定达到高排放标准。

（4）建筑美观、环境友好。本项目突破大众对传统污水处理厂的认识，保持污水处理厂降低水环境污染的功能，同时采用全地埋的建设形式，全流程的除臭工艺，降低噪声和臭气对周边环境的影响，避免邻避效应。配套建设景观公园，设置不同功能的娱乐景观区域，提升市政建设工程的环境价值。

4 运行情况

本项目通水并调试运行后，基本满负荷运行，之后1 a 的进出水月均值如表3 所示，出水稳定达到排放标准。运行过程中充分利用Bardenpho 工艺的灵活性，通过分段曝气、精准控制等措施强化内源反硝化和反硝化除磷，提高生物脱氮除磷效能，保证高排放标准。

表3 实际进出水水质 单位：mg/L

5 结语

因用地有限和周边环境规划要求，本项目采用全地埋双层加盖的建设形式，处理规模10 万m3/d，生化处理采用Bardenpho工艺，深度处理采用“高效沉淀池+深床滤池”工艺，保障出水稳定达到高排放标准。地上建设景观公园，将污水处理厂与周边环境紧密结合，提升地块价值。污水处理厂运行过程中要充分利用整体工艺的灵活性，结合现有信息化和自动控制技术，精准控制，强化生化段微生物的脱氮除磷效能，在满足高排放标准前提下实现节能减排，助推污水处理领域实现碳达峰碳中和目标。